Мобильные генетические элемент

В последние годы стало очевидным, что изменчивость как эу-, так и прокариотических организмов связана не только с точечными мутациями, хромосомными перестройками или описанными рекомбинационными событиями, но и с подвижными, или мобильными, генетическими элементами — сравнительно автономными сегментами ДНК, способными встраиваться в геном клетки-хозяина и вырезаться из него. К мобильным элементам можно отнести и некоторые вирусы — в этом случае возможно перемещение не только в пределах генетического материала одной клетки, но и между клетками (см. гл. ХП1). У бактерий перенос генетической инфор.мации между клетками могут осуществлять не только вирусы, но и плазмиды многие из которых могут встраиваться в различные участки генома клетки-хозяина и поэтому тоже могут быть отнесены к мобильным эле.ментам. Плазмиды и мобильные генетические элементы играют существенную роль в эволюции бактерий. [c.110]

В этой главе мы рассмотрим молекулярные механизмы, обеспечивающие репарацию, репликацию и изменение клеточной ДНК. Мы увидим, что эти механизмы зависят от ферментов, расщепляющих, копирующих и рекомбинирующих нуклеотидные последовательности. Мы покажем далее, что вирусы, плазмиды и мобильные генетические элементы ведут себя в отношении этих и прочих ферментов как паразиты, не только используя их для собственной репликации, но и изменяя - посредством генетической рекомбинации - клеточный геном. Заключительная часть главы посвящена тому, как знание основных генетических механизмов реализуется практически в методиках выделения генов и генных продуктов. [c.253]

ПЛАЗМИДЫ И МОБИЛЬНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ БАКТЕРИЙ [c.110]

Подобные парадоксы. можно разрешить, вспо.мнив, что и плазмиды и мобильные генетические элементы обладают сравнительной автономией от основной массы генетического материала, и поэто.му их можно рассматривать как своего рода организмы, обитающие в особой, генетической, среде. Таким образом, можно рассматривать функции плазмид, IS-элементов и транспозонов не с точки зрения преимуществ, которые они несут бактериям-хозяевам, а с точки зрения их самоподдержания в бактериальных популяциях, другими словами, можно считать автономные элементы прокариот эгоистической ДНК, обеспечивающей в первую очередь собственное размножение. В этом смысле. мобильные элементы и плазмиды непосредственно примыкают к вирусам, эгоистические тенденции которых очевидны. [c.122]

Глава V. Плазмиды и мобильные генетические элементы бактерий 110 [c.351]

Рис. 5-67. Два механизма, используемых разными классами ферментов сайт-специфической рекомбинации. В обоих случаях специфичный фермент (показан серым) связывается с особой нуклеотидной последовательностью в хромосоме мобильного генетического элемента (отмечена штриховкой) и удерживает эту последовательность в тесном контакте с определенным участком хромосомы-мишени. А. Фермент делает ступенчатый разрез по обе стороны очень короткой гомологичной последовательности на обеих хромосомах (12 нуклеотидов в случае лямбда-интегразы), а затем соединяет цепи партнеров коротким ступенчатым соединением Б. Фермент делает ступенчатый разрез в хромосоме-мишени и присоединяет выступающие ее концы к ровно срезанным концам мобильного элемента. В этом случае по обе стороны включившегося элемента появляются две короткие идентичные нуклеотидные последовательности - дупликации соответствующего участка ДНК-мишени (от 3 до 12

Рекомбинационные процессы играют также ведущую роль в эволюции строения геномов в целом. Дело в том, что перестройки генетического материала часто можно объяснить рекомбинацией между гомологичными последовательностя.ми, оказавшимися в негомологичном положении (роль таких последовательностей могут выполнять, например, мобильные генетические элементы см. гл. V). На рис. 81 (см. с. 126) показан один важный частный случай ошибочной рекомбинации — неравный кроссинговер. В результате этого процесса генетический материал одной из гомологичных хромосо.м делегирует, но в другой хро.мосо.ме возникает дупликация. Считается, что такие дупликации играют важную роль в возникновении родственных, но различных генов, поскольку присутствие в геноме лишних копий какого-либо гена позволяет им сравнительно свободно из.ме-няться, что, в принципе, может привести к возникновению новых функций белка — продукта гена. По всей вероятности, это один из путей возникновения мультигенных семейств, характерных для геномов высших эукариот и кодирующих белки со сходными, но различными функциями. [c.109]

Огромное значение для молекулярной биологии последнего десятилетия имеет развитие генетической инженерии (возникшей в 1972—1973 гг. П. Берг, П. Лобан, С. Коэн и Г. Бойер) и методов работы с рекомбинантными ДНК в сочетании с методами химического синтеза крупных фрагментов ДНК. В результате сделались доступными для исследования индивидуальные гены и регуляторные генетические элементы, было стимулировано изучение ферментов биосинтеза и обмена нуклеиновых кислот. Благодаря этому после 1977 г. были обнаружены мозаичное (экзон-интронное) строение генов, явление сплайсинга и ферментативной активности у РНК, усилители ( энхансеры ) экспрессии генов, многие регуляторные белки, онкогены и онкобелки, мобильные генетические элементы. Возникла белковая инженерия, которая позволяет получать новые, не существующие в природе белки. Молекулярная биология начала оказывать существенное влияние на развитие биотехнологии, медицины и сельского хозяйства. [c.9]

Транспозиция (Transposition) Перемещение мобильного генетического элемента из одного локуса в другой. [c.562]

Кроме исследований по структуре и функционированию генетического аппарата высших организмов, в лаборатории автора и в ряде других советских лабораторий в последние годы весьма активно изучались вопросы, связанные со структурой и функцией мобильных генетических элементов. На этих направлениях получены оригинальные результаты, которые были отражены в двух других докладах автора на президиуме АН СССР. [c.4]

Теперь же оказалось, что эукариотический геном буквально нафарширован тысячами и даже сотнями тысяч мобильных генетических элементов, имеющих различную структурную организацию и разные механизмы для перемещения Вариации в их числе и локализации являются одним из основных различий между представителями одного вида. Далее была установлена связь мобильных генетических элементов с вирусами, в частности с ретровирусами. Итак, вторая характерная и непонятная черта генома эукариот — наличие многочисленных повторяющихся последовательностей — тоже нашла свое объяснение. [c.34]

Вторую батьшую разнородную группу составляют подвижные (мобильные) генетические элементы разной природы. На нх датю приходится значительная часть генома — 10—20 о. В отличие от генов первой группы, осуществляющих общеклеточные функции, отдельные семейства которых сгруппированы в одном или нескольких районах эукариотического генома, подвижные элементы рассея-иы по геному, перемежаясь с уникальными последовательностями ДНК (см. гл, XI). [c.190]

К этой группе относятся 1) компьютерная система для функциональной диагностики генетических текстов, разработанная В.В. Соловьевым, А.К. Сб1ЛИховой и И.Б. Рогозиным 2) компьютерная система для исследования молекулярных механизмов мутационного и рекомбинационного процесса, разработанная И.Б. Рогозиным и соавторами 3) компьютерная система, разработанная В.В. Соловьевым, А.К. Салиховой и A.A. Саламовым для исследования вторичной и третичной структуры белков 4) описанная в работе В.В. Капитонова компьютерная система для исследования свойств мобильных генетических элементов и ряд других. [c.7]

Транспозаза (Transposase) Фермент, участвующий в транспозиции (перемещении из одного сайта в другой) некоторых мобильных генетических элементов. [c.562]

Все такие псевдонезависимые элементы могут размножаться, лишь всемерно используя метаболизм клетки-хозяина, поэтому они служат удобным инструментом для исследования нормальных клеточных механизмов. Мы начнем свое обсуждение с вирусов, так как из всех мобильных генетических элементов они изучены наиболее полно. Затем мы рассмотрим свойства плазмид и транспозонов, которые иногда удивительно сходны с вирусами и, быть может, являются их предками. [c.314]

Транспозоны (Transposones) Мобильные генетические элементы, несущие структурные гены, которые детерминируют функции, не связанные с самим процессом перемещения (например, гены устойчивости к антибиотикам). [c.562]

Известна обширная группа генетических явлений, связанная с горизонтальной передачей генов в пределах одного поколения организмов, а также между клетками одного и того же многоклеточного организма. Характерными примерами такого рода являются специфическая и неспецифическая трансдукции, осуществляемые бактериофагами, в результате чего происходит перенос небольших частей генома микроорганизмов. Большое значение в эволюции бактерий играет и обмен генами с помощью конъюга-тивных плазмид и транспозонов, в частности, распространение генов устойчивости к различным химическим веществам как в популяциях родственных бактерий, так и между представителями таксономически удаленных друг от друга групп [59]. Ретровирусы, по-видимому, и в природных условиях способны осуществлять горизонтальный перенос генов у млекопитающих, а с помощью Т1-плазмид происходит горизонтальный обмен генами и у растений. Перемещение генетической информации и изменение характера ее экспрессии возможны и в пределах геномов самих одноклеточных и многоклеточных организмов под действием разнообразных мобильных генетических элементов, а также при воздействии мутагенных факторов окружающей среды [60]. [c.37]

Читатель найдет в этой книге подробные сведения о механизмах трансляции, транскрипции, репликации, амплификации, рестрикции-модификации и рекомбинации генов, о сплайсинге про-мРНК, о процессинге белков, о структуре и функционировании обычных генов, множественных генов и мобильных генетических элементов, о регуляции экспрессии генов, прежде всего регуляции транскрипции, о структурной организации хромосом и, наконец, о механизмах иммунного ответа. [c.5]

В другом классе ферментов, осуществляющих сайт-специфическую рекомбинацию, эта избирательность выражена не столь сильно. Подобно лямбда-интегразе, каждый из этих ферментов узнает специфическую последовательность ДНК в гом мобильном генетическом элементе, рекомбинацию которого он катализирует. Отличает же эти ферменты от лямбда-интегразы то обстоятельство, что им не требуется специфической последовательности-мишени, а также то, что они не образуют ступенчатого (гетеродуплексиого) соединения. Вместо этого под их воздействием в ДНК-мишени возникает ступенчатый (зигзагообразный) разрыв и появляются свободные концы цепей ДНК, которые затем ковалентно связываются со специфической последовательностью ДНК мобильного генетического элемента (рис. 5-67, Б). Благодаря этому весь мобильный элемент оказывается включенным в молекулу ДНК-мишени По обе стороны от включившегося мобильного элемента в рекомбинантной молекуле ДНК остаются короткие одноцепочечные участки. [c.311]

До настоящего времени выявлено около 60 протоонкогенов (см. табл. 21-4 и 21-5), каждый из которых может быть преобразован в онкоген, играющий решающую роль в возникновении того или иного вида рака. Большинство таких генов обнаруживали неоднократно в самых различных видах опухолей можно думать поэтому, что большая часть протоонкогенов млекопитающих в настоящее время уже выявлена. За превращение иротоонкогена в онкоген могут отвечать разные генетические механизмы (рис. 21-25). Ген может измениться в результате точковой мутации хромосомной транслокации или вставки мобильного генетического элемента, например ретровируса. Эти изменения могут [c.472]

Второе открытие, к которому прямое отношение и чели исследования советских авторов, заключалось в установлении того факта, что многочисленные повторяющиеся последовательности ДНК, рассеянные по геному, представляют собою мобильные генетические элементы, т. е последовательности, способные размножаться независимо от клетки и перемещаться в новые места генетического аппарата. Еще в 40-х годах Б. Мак-Клинток в США в генетических опытах на кукурузе обнаружила мобильные, или прыгающие, гены, но это явление рассматрива- [c.33]

Мы рассмотрели общие вопросы структуры и функционирования генетического аппарата в клетках высщих организмов на уровне дезоксирибонуклеопротеидов и рибонуклеопротеидов клеточного ядра. Это — та область, в которой концентрировались исследования нащей лаборатории на протяжении более чем 25 лет. Другое магистральное направление в последние годы составляли работы по мобильным генетическим элементам. [c.231]

Механизмы перемещения транспозонов окончательно не выяснены. До недавнего времени преобладало представление, что все транспозиции связаны с локальной репликацией мобильных генетических элементов. Оно основывалось на данных о том, что транспозиции ТпЗ, Тп7, IS1, IS2, IS4 и фага Ми не сопровождаются исключением их из мест исходной локализации в плазмидах и хромосомах, а сопряжены с появлением дополнительных копий в новых сайтах. Показано, что перемещение ТпЗ осуществляется в две ступени. Во время первой происходит слияние молекул донорной и реципиентной ДНК, сопровождающееся дуплекацией транспозона. Образуется коинтеграт, содержащий копии транспозона в местах слияния двух репликонов. [c.107]

Транспозоны, повсеместно распространенные в живой природе, являются мобильными генетическими элементами, обладающими способностью перемещаться из одной части генома в другую путем вырезания и последующей интеграции по механизму, независимому от гомологичной рекомбинации. Отдельные представители этого обширного семейства мобильных генетических элементов бактерий сильно различаются по своей структуре и механизмам внутригеномного перемещения. В настоящее время известно, по крайней мере, четыре механизма транспозиции [104]. При консервативной транспозиции транспозон вырезается из репликона-донора и в неизменном виде интегрируется в репликон-реципиент. Образовавшаяся в исходном репликоне брешь восстанавливается в результате репарации. Репликативная транспозиция характеризуется тем, что транспозон не вырезается из локуса, в котором он расположен. Вместо этого репли-кон-донор и репликон-реципиент образуют коинтеграт (объединяются друг с другом), в процессе формирования которого возникает вторая копия транспозона. Следующее за этим разрешение коинтеграта приводит к разделению репликонов, каждый из которых становится обладателем копии исходного транспозона. [c.78]

В заключение надо отметить, что культуры клеток беспозвоночных представляют огромный интерес для изучения молекулярных механизмов взаимодействия хозяин—паразит [57, 58], роли мобильных генетических элементов в адаптации беспозвоночных к стрессовым условиям окружающей среды [59], регуляции действия генов в клетках высших организмов [27, 60, 61] и клеточных механизмов дифференцировки и трансдетерминации в процессе метаморфоза [38, 53], а также специфической генетической реакции (пуффинг) гигантских политенных хромосом слюнных желез Diptera, культивируемых в химически определенной среде, содержащей известные биологически активные соединения [46—48]. [c.247]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология